能源互聯(lián)網(wǎng)與智能光伏電站的建設(shè)分析

國網(wǎng)山東省電力公司高密市供電公司 山東高密 261500

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電力能源需求不斷增加，傳統(tǒng)的火力發(fā)電因環(huán)境污染較為嚴(yán)重，在電力行業(yè)中占比逐漸減少，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等新能源發(fā)電模式得到了較快發(fā)展，新能源從補(bǔ)充能源向主流能源快速轉(zhuǎn)型，在建和已運行的風(fēng)電場、光伏電站遍布世界各地，已逐步形成了一定規(guī)模、體系相對完整的新能源發(fā)電產(chǎn)業(yè)。

關(guān)鍵詞：能源互聯(lián)網(wǎng);智能光伏電站;分析

光伏并網(wǎng)電站已經(jīng)慢慢成為我國在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可或缺的產(chǎn)業(yè)之一，其不僅經(jīng)濟(jì)效益高，而且綠色環(huán)保;由于光伏并網(wǎng)電站建設(shè)有別于火電廠、水電廠，對電氣設(shè)備要求也很高，從傳統(tǒng)意義上雖然脫離了人工值守維護(hù)，降低了生產(chǎn)成本，但是為了保障光伏并網(wǎng)電站能夠運行得更穩(wěn)定、更可靠及更安全，還需要注意后期的運行維護(hù)管理，只有這樣才能讓光伏并網(wǎng)電站收益最大化。

1 光伏發(fā)電目前存在的問題及其解決方案

長期以來，光伏發(fā)電主要集中在建設(shè)、輕運行和維護(hù)上。從總體上看，光伏電站運行維護(hù)存在著標(biāo)準(zhǔn)不高、技術(shù)和管理水平不高、專業(yè)化、集約化程度不夠、效率低下等問題。運維已成為制約行業(yè)健康發(fā)展的瓶頸之一。光伏產(chǎn)業(yè)要實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，除了高質(zhì)量的建設(shè)質(zhì)量外，還需要高水平的運維服務(wù)。筆者針對光伏電站的運行維護(hù)提出了相應(yīng)的解決方案。

1.1 組件遮擋治理

農(nóng)業(yè)大棚形式的光伏電站，容易受到樹木遮擋。發(fā)現(xiàn)有樹木遮擋組件及時修剪樹木，減少樹木對組件的遮擋。

山地光伏電站光伏區(qū)地形復(fù)雜、坡度大，對光伏組件的清洗、雜草清理等維護(hù)工作帶來很大難度。光伏區(qū)的除草工作應(yīng)該委托專業(yè)的光伏電站運維公司，采用便攜式割草機(jī)與人工割草相結(jié)合進(jìn)行作業(yè)，采用前期農(nóng)藥除草與后期人工除草相結(jié)合。

因自然環(huán)境及周圍環(huán)境會對光伏組件表面造成污染，導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)電效率降低。組件清潔合同由專業(yè)運維公司負(fù)責(zé)。根據(jù)光伏電站地形的不同，采用機(jī)械清洗與人工清洗相結(jié)合的方式。

1.2 鳥害治理

鳥群棲息在組件大棚附近，鳥糞會污染組件表面，被污染的地方就會形成熱斑，鳥糞就可能削弱光伏發(fā)電站的發(fā)電能力。若有社會人員射殺鳥類，還可能造成組件破損。根據(jù)光伏電站鳥害的位置設(shè)置智能驅(qū)鳥裝置，合理布置達(dá)到最佳效果，并定時對驅(qū)鳥效果進(jìn)行評估。

由于輸電線路鐵塔大多位于空曠地帶，看起來像高大的樹木，桿塔頂部的橫擔(dān)自然是鳥類筑巢的偏好之一。為進(jìn)一步做好防鳥害工作，提高供電可靠性。根據(jù)供電線路鳥害事故的特點，結(jié)合電網(wǎng)鳥害事故風(fēng)險分布圖，加強(qiáng)組織調(diào)查，及時排除危及線路安全的鳥巢?？梢约訌?qiáng)對防鳥設(shè)施的調(diào)查，在重要部位安裝驅(qū)鳥器、護(hù)鳥板等設(shè)施，并對防鳥設(shè)施的效果進(jìn)行評估。

1.3 效能提升改造

晶硅組件自身的自然衰耗不可避免，第一年內(nèi)單晶硅組件衰耗≤3%，多晶硅組件衰耗≤2.5%;后續(xù)每年衰耗≤0.7%;隨著時間的推移，組件衰耗的累計更多。為了保證組件表明清潔，每年都會對組件進(jìn)行幾次清洗，加上風(fēng)沙的侵襲，對組件表明的磨損也是不可避免的。可以通過光伏組件增加無機(jī)納米涂層來達(dá)到效能提升的效果，光伏組件表面噴涂無機(jī)納米涂層，可修復(fù)組件板面的平整度、增加透光率及提高自清潔效果。

光伏電站不可避免地存在組件匹配損失，任何串聯(lián)都會因組件電流差而導(dǎo)致電流損失，任何并聯(lián)都會因組件的電壓差而造成電壓損失，組件匹配損失可以達(dá)到8%以上。要想通過降低匹配損失耗損來提高電站發(fā)電量，要注意在運維人員更換組件時，盡量采用同品牌同型號電流一致的組件，或者盡可能保持組件的衰減一致。

山地光伏采用組串逆變器，組串逆變器能夠跟蹤多路MPPT，可將組件朝向相近的組件棚放在一路MPPT下，這樣可以充分利用設(shè)備性能，達(dá)到效能提升。

已安裝清洗機(jī)器人的場站，科學(xué)安排清洗機(jī)器人工作周期，確保電站有良好的發(fā)電效能，當(dāng)安裝清洗機(jī)器人區(qū)域功率比下降3%時，可安排清洗機(jī)器人對組件進(jìn)行清掃。

對于光伏電站均投運5年以上的，組件衰減嚴(yán)重，目前衰減率達(dá)5%左右，運行很難達(dá)到批復(fù)容量。光伏電站光照資源充裕，要充分利用電站空閑土地的使用，適量的加裝組件，達(dá)到批復(fù)容量，充分利用現(xiàn)有設(shè)備，提升效能。

2 光伏電站的建設(shè)

2.1 加強(qiáng)光伏電站運行控制，完善配電網(wǎng)繼電保護(hù)

在并網(wǎng)前，詳細(xì)了解光伏電站發(fā)電情況，對其投入、退出以及其功率方向等進(jìn)行規(guī)范、控制和掌握。并網(wǎng)后，當(dāng)滲透率小于20%時，一般不需要調(diào)整配電網(wǎng)繼電保護(hù)的整定值，當(dāng)滲透率大于20%時，要根據(jù)短路電流的大小來調(diào)整繼電保護(hù)的整定值。此外，要完善光伏電站自身的保護(hù)，配置電壓、頻率和過電流保護(hù)，必要時配置逆功率保護(hù)。

2.2采取靈活多樣的調(diào)壓方式

在光伏發(fā)電系統(tǒng)引入靜止無功補(bǔ)償設(shè)備、無功發(fā)生器等，補(bǔ)償系統(tǒng)無功功率，提高系統(tǒng)功率因數(shù)和改善電壓質(zhì)量;選擇有載調(diào)壓變壓器，安裝自動調(diào)壓監(jiān)測系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)電壓自動調(diào)節(jié)變壓器變壓比;調(diào)整光伏電源并網(wǎng)位置，盡量選擇在線路末端、負(fù)荷集中的地點進(jìn)行并網(wǎng)。并網(wǎng)前，要對配電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓進(jìn)行跟蹤檢測，確保電源的相位、頻率達(dá)到特定標(biāo)準(zhǔn)再進(jìn)行并網(wǎng)。

2.3建立智能配電網(wǎng)系統(tǒng)

光伏電站并網(wǎng)給配電網(wǎng)安全運行和電網(wǎng)的調(diào)峰帶來嚴(yán)峻考驗，特別是并網(wǎng)后產(chǎn)生的雙向電流，對配電網(wǎng)的規(guī)劃和運行都會產(chǎn)生不利影響。因此，要加快智能配電網(wǎng)建設(shè)，通過配電網(wǎng)自動化的應(yīng)用，自動計算潮流，自動分析隔離故障，為光伏電站并網(wǎng)創(chuàng)造有利的技術(shù)條件和并網(wǎng)環(huán)境。

2.4選擇合適的容量和接入方式

當(dāng)光伏電站以線路最大負(fù)荷20%的容量并網(wǎng)時，系統(tǒng)損耗在合理范圍，特別是在線路末端并網(wǎng)時，其損耗最優(yōu)。采取多點、分散并網(wǎng)的方式，系統(tǒng)損耗明顯減小，這是因為多點并網(wǎng)時，光伏電站電能就地消納，減少了集中并網(wǎng)的反向功率。

2.5加強(qiáng)電能質(zhì)量管理

借助電能質(zhì)量治理裝置、智能控制與檢測技術(shù)等，積極有效地控制電網(wǎng)的諧波。當(dāng)電能指標(biāo)不滿足要求時，可以調(diào)節(jié)光伏電站逆變器的技術(shù)參數(shù)，也可以在光伏電站安裝電能質(zhì)量治理設(shè)備，如有源濾波器等。

2.6用好光伏運維監(jiān)控系統(tǒng)

用好光伏運維監(jiān)控系統(tǒng)是提前發(fā)現(xiàn)問題的關(guān)鍵。光伏運維監(jiān)控系統(tǒng)主要有智能電能表采集和監(jiān)控系統(tǒng)、逆變器數(shù)據(jù)采集運維管理系統(tǒng)和場區(qū)外接監(jiān)控視頻系統(tǒng)等。

智能電能表計量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確采集是光伏扶貧電站收益計算的直接保障，同時可通過數(shù)據(jù)分析對電站進(jìn)行考核和運維管理。逆變器數(shù)據(jù)采集運維管理系統(tǒng)，一方面實現(xiàn)國網(wǎng)平臺的接入監(jiān)管，另一方面也是智能運維的重要手段。該系統(tǒng)對光伏電站的各種設(shè)備狀態(tài)、電能質(zhì)量等進(jìn)行實時監(jiān)控，對光伏電站的運維情況進(jìn)行實時或長期分析，并可通過告警定位、遠(yuǎn)程運維、專家診斷等功能，實現(xiàn)高效運維、及時消缺，保障電站收益。輸出方面，該系統(tǒng)可通過移動終端、PC端、設(shè)備端、運維中心大屏展示。

光伏電站運營的主要工作是光伏并網(wǎng)電站運行維護(hù)，電站運行效率和實際效果關(guān)系到光伏并網(wǎng)電站運行穩(wěn)定性、安全性、可靠性;直接影響到電站發(fā)電量，只有建立完善的管理制度，完善的人員培訓(xùn)方案，完善的運行維護(hù)制度，才能切實提高運行維護(hù)質(zhì)量，有效提高運行效率。

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